JPH02236204A - 鉄系集電摺動材料の製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この発明は、耐摩耗性および強度が高く、かつ架線をい
ためることの少ない電気車用集電摺動材料の製造方法に
関するものである。

〔従来の技術〕

一般に、電気車用集電摺動材料（以下、すり板材という
）には、それ自体のｉ＋摩耗性が高いと同時に摺動相手
の架線をいためないことが要求される。そのために、従
来は銅系焼結材料が使用されてきたが、耐摩耗性やコス
トの点から最近では鉄系焼結材料が多く用いられるよう
になってきた。

上記鉄系焼結材料を用いたすり板材の製造方法としては
、所望の空隙率を有する鉄系焼結体をつくり、この焼結
体に鉛を２〜２７重量％含浸させて製造する方法（特開
昭８２　−　１０２３８号公報参照）が知られている。

〔発明が解決しようとする課題〕

しかしながら、上記低融点合金を多量に含浸させて架線
に対する潤滑性を向上させるためには鉄系焼結体の空隙
率を高くする必要があるが、かかる空隙率の高い鉄系焼
結材料で作成されたすり板は、未含浸の空隙が残留して
運転時の架線への着脱による衝撃により折損したり、耐
摩耗性が低下するなどの問題があった。

一方、空隙率の低い鉄系焼結体は、耐衝撃強度は向上す
るが、架線に対する潤滑性が低下し、空隙率の低い鉄系
焼結体からなるすり板は架線をいためるという問題点が
あった。

〔課題を解決するための手段〕

そこで、本発明者等は、これら問題点を解決するために
研究を行なった結果、 ５〜２０％の空隙率を有する鉄系焼結体に低融点金属を
３〜１５重量％含浸した後、冷間塑性加工を施すと、潤
滑性を向上させると同時に耐衝撃性も向上させることが
できるという知見を得たのである。

この発明は、かかる知見にもとづいてなされたものであ
って、 空隙率＝５〜２０％の鉄系焼結体に低融点金属を３〜１
５重量％含浸した後、冷間塑性加工を施すすり板材の製
造方法に特徴を有するものである。

上記鉄系焼結体は、主に鉄粉を焼結して作成されるが、
特に組成を限定する必要がなく、耐摩耗性および耐アー
ク性を高めるために、必要に応じて、Ｆ　ｅ　Ｃ　ｒ，
　Ｆ　ｅＭｏ，金属Ｃｒなどの硬質粒子を混合した鉄粉
を焼結することにより作成することもできる。

上記低融点金属含没後の冷間塑性加工としては鍛造プレ
スによる冷間鍛造、油圧プレスによる冷間加圧、ロール
による冷間圧延等を施せばよい。

その時の加工率を、厚さ減少率で表わし、とすると、上
記加工率は５〜３０％の範囲内にあるのが好ましい。

上記低融点金属を含浸した鉄系焼結体を上記加工率で冷
間塑性加工すると、上記鉄系焼結体の空隙は押しつぶさ
れて偏平化し、上記空隙に含浸している低融点金属も偏
平化し、冷間塑性加工された鉄系焼結体の表面近傍に偏
平化した低融点金属が表面に分布する。この偏平化した
低融点金属は、含浸したままの粒状の低融点金属よりも
摺動面に露出する面積は大きく、したがって潤滑性が向
上する。さらに、上記鉄系焼結体を冷間加工すると、冷
間加工前の鉄系焼結体よりも密度は大きくなり耐衝撃性
が向上する。

つぎに、この発明における空隙率および低融点金属の含
浸量を上記の如く限定した理由について述べる。

（ａ）空隙率 鉄系焼結体に低融点金属を含没する際には、連通孔にの
み含浸されるので、空隙率は所望の含浸量よりやや高く
する必要があり、含浸量を３重量％以上とするためには
空隙率は５％以上、含浸量を１５重量％以下とするため
には、空隙率を２０％以下とする必要がある。

（ｂ）　　低融点金属含浸量 含浸用低融点金属としては、Ｐｂ，Ｓｎ，Ｂｌ　，Ｉｎ
などとそれらの合金があるが、コストを考慮するとｐｂ
が好ましい。含浸量が３重量％未満では潤滑性が不足し
て架線をいため、一方含浸量が１５重量％を越えると強
度が低下し、耐摩耗性も不足する。

〔実　施　例〕

つぎに、この発明を実施例にもとづいて具体的に説明す
る。

−１００メッシュの水アトマイズＦｅ粉、−８０〜＋１
５０メッシュの搗砕ＦｅＭｏ（Ｍｏ含有量６２％）粉、 平均粒径：２．５一のＮ１粉、 平均粒径：２μｓのＭＯ粉、 を用意し、これら粉末を、Ｆ　ｅ　Ｍ　ｏ粉：２０％、
Ｎｌ粉：２％、Ｍｏ粉：１％、残部二Ｆｅ粉（以上重量
％）の割合で配合した後混合した。得られた混合粉を５
〜１０ｔｏｎ／ｃ−の範囲内の異なった圧力でプレス成
形し、Ｈ２気流中温度を１１００〜１２００℃の範囲内
で焼結し、空隙率の異なる実施例１〜５および比較例１
〜２の鉄系合金焼結体を作製した。これら焼結体に常圧
でＰｂを含浸させた後、冷間型鍛造を行ない、加工率＝
１３％の加工を施した。比較のため、Ｐｂを含浸したの
みで鍛造を施さない試料（比較例３〜４）も用意した。

これら試料につき、シャルピー衝撃試験および摩耗試験
を行なった。

第１図は、摩耗試験のための試験装置の断面図である。

摩耗試験は、まず、回転板１に、電気車用架線の材料と
同一の組成の材料からなる硬銅リング２を取付け回転さ
せる。ついで、取付板４に上記実施例１〜５または比較
例１〜４の試料３を取付ける。上記回転している硬銅リ
ング２に対して取付板４に取付けられている実施例およ
び比較例の試料３を押付け同時に水平方向に摺動させて
通電し，、試料３および硬銅リング２の摩耗量を測定す
ることによって行なわれた。

試験条件は次の通りである。

硬銅リングの回転速度：１００ｋｍ／Ｈ電　　流　：交
流１５０Ａ 電　　　圧　　：３０ｖ 試料の寸法：幅：２５ｍｍＸ厚み：１０ｍｍＸ長さ：８
０ｍｍ 硬銅リングの厚み：３１ＩＩＩ１ 試料押付力：　５ｋｇｆ 試験時間＝３０分 上記シャルピー衝撃試験および摩耗性試験の結果を第１
表に示す。

第１表により、本発明の製造方法により得られた実施例
１〜５の試料は、いずれもシャルビー衝撃値が高く、試
料摩耗量、硬銅リング摩耗量とも少ないのに対し、＊＊
＊を付した条件が本発明範囲から外れている比較例１〜
４の試料は、それらの特性のうち少なくとも１つの特性
が劣っていることがわかる。

さらに、焼結体空隙率；２０％、ｐｂ含有′Ｈｋ：１５
重量％である点で同一であるが加工率＝１３％の冷間鍛
造加工を施した実施例５と上記冷間鍛造加工を施さない
比較例４の走査電子顕微鏡写真をとり、ｐｂの組織を比
較した。

第２図は、実施例５の試料を鍛造方向に平行に切断した
切断面の走査電子顕微鏡による金属組織写真、 第３図は、比較例４の試料の切断面の走査電子顕微鏡に
よる金属組繊写真であり、白い部分はともにＰｂを示す
。

上記第２図および第３図の写真を対比すると、鍛造加工
を施すことにより鉄系焼結体中のｐｂは、マトリックス
中で鍛造方向に対して直角に細長く伸びているに対し、
第３図では大部分のｐｂは粒状のまま分散しており、か
かるｐｂの組織の相違が第１表の試料摩耗量および硬銅
リング摩耗量の差となって表われるものと考えられる。

〔発明の効果〕

この発明の製造方法により得られた集電摺動材料は、バ
ンタグラフのすり板として用いた場合に、すり板が架線
に接触する時に生ずる衝撃に対して折損することがなく
、さらに架線の摩耗を減少せしめることができるのでき
わめて有益である。

較例４の集電摺動材料の走査電子顕微鏡による金属組織
写真である。

１：回転板　　　　　　２：硬銅リング３：試　料　　
　　４：取付板

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）空隙率：５〜２０％の鉄系焼結体に低融点金属を
   ３〜１５重量％含浸した後、冷間塑性加工を施すことを
   特徴とする鉄系集電摺動材料の製造方法。